Differenze nella risposta immunitaria al COVID-19 tra le persone senza sintomi e quelle che soffrono di una reazione più grave

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Il più grande studio di questo tipo nel Regno Unito ha identificato differenze nella risposta immunitaria al COVID-19 tra le persone senza sintomi e quelle che soffrono di una reazione più grave al virus.

I ricercatori del Wellcome Sanger Institute, della Newcastle University, dell’University College di Londra, dell’Università di Cambridge, dell’EMBL’s European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) e dei loro collaboratori nell’ambito dell’iniziativa Human Cell Atlas, hanno riscontrato livelli elevati di cellule immunitarie specifiche nelle persone asintomatiche.

Hanno anche mostrato che le persone con sintomi più gravi avevano perso questi tipi di cellule protettive, ma avevano acquisito cellule infiammatorie. 

Queste differenze nella risposta immunitaria potrebbero aiutare a spiegare una grave infiammazione polmonare e sintomi di coagulazione del sangue e potrebbero essere utilizzate per identificare potenziali bersagli per lo sviluppo di terapie.

La ricerca, pubblicata oggi (20 aprile 2021) su Nature Medicine, è uno dei pochi studi a includere persone asintomatiche. Questo studio collaborativo su larga scala fa parte dell’iniziativa Human Cell Atlas per mappare ogni tipo di cellula nel corpo umano, per trasformare la nostra comprensione di salute, infezioni e malattie.

Finora, la pandemia globale COVID-19 ha causato milioni di morti e molte altre infezioni in tutto il mondo.

I sintomi variano ampiamente in gravità e possono variare da una tosse lieve a grave distress respiratorio, coaguli di sangue e insufficienza d’organo. Diversi studi precedenti hanno evidenziato una risposta immunitaria complessa nel sangue, ma fino ad ora la risposta immunitaria completamente coordinata e come questa differisca tra pazienti sintomatici e asintotici non era stata studiata in dettaglio.

In un nuovo studio per capire come le diverse cellule immunitarie hanno risposto all’infezione, un ampio team di ricercatori si è riunito per analizzare il sangue di 130 persone con COVID-19. Questi pazienti provenivano da tre diversi centri del Regno Unito (Newcastle, Cambridge e Londra) e variavano da asintomatici a criticamente gravi.

Il team ha eseguito il sequenziamento di singole cellule da circa 800.000 singole cellule immunitarie, insieme ad un’analisi dettagliata delle proteine ​​della superficie cellulare e dei recettori dell’antigene presenti sulle cellule immunitarie nel sangue. 

Hanno rivelato differenze in più tipi di cellule immunitarie coinvolte nella risposta del corpo a COVID-19.

In quelli senza sintomi, il team ha riscontrato un aumento dei livelli di cellule B che producono anticorpi che si trovano nei passaggi del muco, come il naso.

Questi anticorpi possono essere una delle nostre prime linee di difesa in COVID-19 . Tuttavia, queste cellule B protettive mancavano nelle persone con sintomi gravi, indicando l’importanza di un’efficace risposta immunitaria associata agli anticorpi nel naso e in altri passaggi del muco.

Il team ha scoperto che mentre i pazienti con sintomi da lievi a moderati avevano alti livelli di cellule B e cellule T helper, che aiutano a combattere le infezioni, quelli con sintomi gravi avevano perso molte di queste cellule immunitarie, suggerendo che questa parte del sistema immunitario aveva fallito nelle persone con malattie gravi.

Al contrario, le persone con sintomi più gravi che hanno portato al ricovero in ospedale hanno avuto un aumento incontrollato dei monociti e dei linfociti T killer, livelli elevati dei quali possono portare a infiammazione polmonare. Quelli con una malattia grave avevano anche aumentato i livelli di cellule produttrici di piastrine, che aiutano il sangue a coagulare.

Il professor Muzlifah Haniffa, autore senior dell’Università di Newcastle e Senior Clinical Fellow presso il Wellcome Sanger Institute, ha dichiarato: “Questo è uno dei pochi studi nel suo genere che esamina campioni raccolti da persone asintomatiche, il che ci aiuta a iniziare a capire perché alcune persone reagire in modo diverso all’infezione da COVID-19.

Potrebbe anche spiegare sintomi come infiammazione polmonare e coaguli di sangue. Il sistema immunitario è costituito da molti diversi gruppi di cellule, in modo simile al modo in cui un’orchestra è composta da diversi gruppi di strumenti, e per capire la risposta immunitaria coordinata, devi guardare insieme queste cellule immunitarie “.

Sebbene non sia ancora chiaro come l’infezione stimoli queste risposte immunitarie, lo studio fornisce una spiegazione molecolare di come COVID-19 potrebbe causare un aumento del rischio di coagulazione del sangue e infiammazione nei polmoni, che può portare il paziente che necessita di un ventilatore.

Questo svela anche potenziali nuovi bersagli terapeutici per aiutare a proteggere i pazienti dall’infiammazione e dalle malattie gravi. Ad esempio, potrebbe essere possibile sviluppare trattamenti che riducono la produzione di piastrine o riducono il numero di cellule T killer prodotte, tuttavia sono necessarie ulteriori ricerche.

Il professor Menna Clatworthy, autore senior e professore di immunologia traslazionale presso l’Università di Cambridge e la Facoltà associata del Wellcome Sanger Institute, ha dichiarato: “Questo è uno degli studi più dettagliati sulle risposte immunitarie in COVID-19 fino ad oggi e inizia ad aiutarci a capire perché alcune persone si ammalano davvero mentre altre combattono il virus senza nemmeno sapere di averlo. Questa nuova conoscenza aiuterà a identificare obiettivi specifici per la terapia per i pazienti che si ammalano di COVID-19 “.

In futuro, la ricerca potrebbe identificare coloro che hanno maggiori probabilità di soffrire di malattie da moderate a gravi osservando i livelli di queste cellule immunitarie nel sangue.

Questo studio ha utilizzato campioni di tre centri nel Regno Unito e ha scoperto che alcune risposte anticorpali erano simili negli individui in un’area geografica rispetto a quelle in un centro diverso, suggerendo che questa parte della risposta immunitaria può essere adattata a diverse varianti del virus .

Il dottor John Marioni, autore senior e capo della ricerca presso l’EMBL’s European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) e Senior Group Leader presso il Cancer Research UK Cambridge Institute, ha dichiarato: “L’utilizzo dei dati di tre diversi centri ci ha permesso di osservare come le persone reagire a COVID-19 in tutto il Regno Unito.

La quantità di dati raccolti in questo studio ci ha fornito informazioni cruciali sulla reazione immunitaria in varie diverse gravità dell’infezione da COVID-19 “.

Il professor Berthold Göttgens, autore senior e professore di ematologia molecolare presso l’Università di Cambridge, ha dichiarato: “Insieme ai risultati, il modo in cui è stato condotto questo studio è degno di nota, poiché si trattava di un nuovo modo di fare scienza biomedica. Riunendo diversi esperti, siamo stati in grado di utilizzare un approccio divide et impera, che ci ha permesso di completare il lavoro in tempi rapidissimi.

Questo studio ha richiesto un grande lavoro di squadra, nel bel mezzo della pandemia quando i laboratori venivano chiusi. Questo è stato uno studio incredibilmente gratificante su cui lavorare, con tutti che hanno compreso l’importanza del lavoro e sono disposti a fare il possibile. “

La dottoressa Sarah Teichmann, autrice senior del Wellcome Sanger Institute e co-presidente del Comitato Organizzatore dell’Atlante delle cellule umane, ha dichiarato: “Questo è un ottimo esempio di utilizzo dell’atlante delle cellule umane per comprendere COVID-19 e identificare quali delle nostre cellule fondamentale per l’infezione e il trattamento.

Queste informazioni possono essere utilizzate per capire meglio perché persone diverse reagiscono al coronavirus in modi diversi. I dati sono apertamente accessibili e possono fornire una base per lo sviluppo di potenziali nuove terapie, per ridurre la diffusione del virus o per proteggere coloro che iniziano a sviluppare malattie gravi “.


I pazienti COVID-19 mostrano una gravità della malattia variabile che va da asintomatica a richiedere cure intensive. Sebbene siano stati identificati numerosi anticorpi monoclonali specifici per SARS-CoV-2, non abbiamo ancora una comprensione del panorama generale dei repertori dei recettori delle cellule B (BCR) nei pazienti COVID-19. Qui, abbiamo utilizzato il sequenziamento ad alta velocità di cellule B di massa e plasmatiche raccolte in più punti temporali durante l’infezione per caratterizzare le firme della risposta delle cellule B a SARS-CoV-2 in 19 pazienti.

Utilizzando approcci statistici di principio, abbiamo determinato le caratteristiche differenziali delle BCR associate alla diversa gravità della malattia. Abbiamo identificato 38 lignaggi clonali significativamente espansi condivisi tra i pazienti come candidati per risposte specifiche a SARS-CoV-2. Utilizzando il sequenziamento di singole cellule, abbiamo verificato la reattività delle BCR condivise tra gli individui agli epitopi SARS-CoV-2.

Inoltre, abbiamo identificato l’emergenza naturale di un BCR con reattività crociata a SARS-CoV-1 e SARS-CoV-2 in un certo numero di pazienti. I nostri risultati forniscono importanti informazioni per lo sviluppo di terapie razionali e vaccini contro COVID-19.

link di riferimento: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.07.13.20153114v2.full


Ulteriori informazioni:  la risposta immunitaria in COVID-19 dettagliata da multicellulari multi-omiche. Medicina della natura . DOI: 10.1038 / s41591-021-01329-2

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